利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，屬于半導體材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來一維納米結(jié)構(gòu)由于其獨特優(yōu)越的性能表現(xiàn)引起了學術(shù)界的廣泛興趣。根據(jù)形貌的不同，一維納米結(jié)構(gòu)也被叫做晶須、纖維、納米線、納米棒、納米帶或納米管。用它們制造的納米元器件可以廣泛應(yīng)用于納米電子學、光子學和超靈敏的的生物分子傳感器等領(lǐng)域。傳統(tǒng)常規(guī)的半導體材料可以用于制備一維納米結(jié)構(gòu)。
[0003]氧化銦是一種透明的半導體，被應(yīng)用于平板顯示器、太陽能電池以及加熱玻璃窗等領(lǐng)域，尤其氧化銦也可用于檢測有毒氣體比如二氧化氮。一維納米結(jié)構(gòu)氧化銦由于已被發(fā)現(xiàn)的和未被開發(fā)的新的性能而備受關(guān)注。
[0004]—維納米氧化物大多都在真空爐中進行。氧化銦納米線可在高溫中配合氧氣與氮氣的混和氣體從直接蒸發(fā)金屬氧化物粉末制得。用真空噴鍍技術(shù)制備的一維納米氧化銦不僅長度寬度形貌等不統(tǒng)一不均勻，而且實際所得產(chǎn)物和目標產(chǎn)物相比會發(fā)生組分偏離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，采用脈沖激光沉積法來制備一維納米結(jié)構(gòu)氧化銦。通過控制沉積條件和參數(shù)，來控制一維納米氧化銦的長度寬度和形貌，用來制造符合實際應(yīng)用條件和標準的高純度一維氧化銦納米結(jié)構(gòu)。
[0006]具體的技術(shù)方案為:
[0007]利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，包括以下步驟:
[0008]用純度為99.99%的銦或氧化銦，制成直徑I英寸、厚度0.25英寸的靶;用單晶或玻璃作為襯底，襯底超聲波清洗后，在清潔溶劑中清洗20分鐘，再用去離子水沖洗，最后用氮氣干燥；
[0009]靶和襯底放入到脈沖激光沉積設(shè)備的真空腔內(nèi)；真空腔的初始壓力為2X 10-6托，濺射過程中設(shè)置氧氣壓力在5毫托?50托，溫度在室溫?900°C，激光能量為I?10毫焦每平方厘米，靶到襯底距離為10?80厘米。
[0010]具體的，濺射前，先進行預(yù)濺射，去除靶的表層物質(zhì)確保在正式濺射時的均勻性；濺射時，先濺射催化金屬靶，然后再濺射銦或氧化銦靶;濺射完畢后，在氮氣中進行冷卻到室溫取出。
[0011]所述的清潔溶劑為丙酮、酒精、異丙醇。
[0012]所述的催化金屬革E為金、銀、鈾、鈀金屬制成。
[0013]根據(jù)設(shè)定不同的實驗條件和參數(shù)，氧化銦納米線直徑可控制在50到100納米之間，長度可以控制在800納米以上。
[0014]脈沖激光沉積法一般多用于制備薄膜或者厚膜材料，極少用于制備其他結(jié)構(gòu)的功能氧化物。本發(fā)明提供的利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，采用脈沖激光沉積法來制備一維納米結(jié)構(gòu)氧化銦，由于該方法應(yīng)用的激光是清潔的，而且只對待蒸鍍的材料表面施加熱量，這就使來自加熱源和支撐物等的污染減小到最低水平;蒸發(fā)速率高，且過程容易控制，制備的一維納米氧化銦不僅長度寬度形貌均勻，而且不會發(fā)生組分偏離現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例的電子顯微鏡觀測成品樣貌圖。
【具體實施方式】
[0016]結(jié)合實施例說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0017]實施例1
[0018]使用直徑為I英寸，厚度為0.25英寸，純度為99.99 %的氧化銦靶，單晶硅作為襯底。襯底由超聲波清洗器完成，在丙酮清潔溶劑中各清洗20分鐘，之后用去離子水沖洗，最后用氮氣干燥。放入真空腔室內(nèi)，真空腔的初始壓力為2X10-6托。在正式濺射之前，先進行預(yù)濺射，去除靶的表層物質(zhì)。先濺射5納米厚度的金制的金屬鈀，隨后濺射I微米的氧化銦。濺射過程中設(shè)置氧氣壓力為200毫托，溫度為300攝氏度，激光能量為2毫焦每平方厘米，靶到襯底距離為60厘米。濺射完畢后，在氮氣中進行冷卻，每分鐘下降6攝氏度，直至室溫左右時，方可取出。經(jīng)掃描電子顯微鏡觀測成品樣貌如圖1所示所示，即氧化銦納米線直徑約為80納米，長度約為I微米。
[0019]實施例2
[0020]使用直徑為I英寸，厚度為0.25英寸，純度為99.99 %的銦靶，單晶硅作為襯底。襯底由超聲波清洗器完成，在酒精清潔溶劑中各清洗20分鐘，之后用去離子水沖洗，最后用氮氣干燥。放入真空腔室內(nèi)，真空腔的初始壓力為2X10-6托。在正式濺射之前，先進行預(yù)濺射，去除靶的表層物質(zhì)。先濺射5納米厚度的銀制的金屬鈀，隨后濺射I微米的銦。濺射過程中設(shè)置氧氣壓力為5毫托，溫度為900攝氏度，激光能量為I毫焦每平方厘米，靶到襯底距離為10厘米。濺射完畢后，在氮氣中進行冷卻，每分鐘下降6攝氏度，直至室溫左右時，方可取出。
[0021]實施例3
[0022]使用直徑為I英寸，厚度為0.25英寸，純度為99.99%的氧化銦靶，玻璃作為襯底。襯底由超聲波清洗器完成，在異丙醇清潔溶劑中各清洗20分鐘，之后用去離子水沖洗，最后用氮氣干燥。放入真空腔室內(nèi)，真空腔的初始壓力為2X10-6托。在正式濺射之前，先進行預(yù)濺射，去除靶的表層物質(zhì)。先濺射5納米厚度的鉑制的金屬鈀，隨后濺射I微米的氧化銦。濺射過程中設(shè)置氧氣壓力為50托，溫度為室溫，通常默認為25攝氏度，激光能量為10毫焦每平方厘米，靶到襯底距離為80厘米。濺射完畢后，在氮氣中進行冷卻，每分鐘下降6攝氏度，直至室溫左右時，方可取出。
【主權(quán)項】
1.利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，其特征在于:包括以下步驟: 用純度為99.99%的銦或氧化銦，制成直徑I英寸、厚度0.25英寸的靶；用單晶或玻璃作為襯底，襯底超聲波清洗后，在清潔溶劑中清洗20分鐘，再用去離子水沖洗，最后用氮氣干燥； 靶和襯底放入到脈沖激光沉積設(shè)備的真空腔內(nèi)；真空腔的初始壓力為2 X 10-6托，濺射過程中設(shè)置氧氣壓力在5毫托?50托，溫度在室溫?900°C，激光能量為I?10毫焦每平方厘米，靶到襯底距離為10?80厘米。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，其特征在于:濺射前，先進行預(yù)濺射，去除靶的表層物質(zhì)確保在正式濺射時的均勻性； 濺射時，先濺射催化金屬靶，然后再濺射銦或氧化銦靶;濺射完畢后，在氮氣中進行冷卻到室溫取出。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，其特征在于:所述的清潔溶劑為丙酮、酒精、異丙醇。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，其特征在于:所述的催化金屬靶為金、銀、鉑、鈀金屬制成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用薄膜沉積制備納米柱形結(jié)構(gòu)氧化銦的方法，屬于半導體材料領(lǐng)域，用純度為99.99％的銦或氧化銦，制成直徑1英寸、厚度0.25英寸的靶；用單晶或玻璃作為襯底，襯底超聲波清洗后，在清潔溶劑中清洗20分鐘，再用去離子水沖洗，最后用氮氣干燥；靶和襯底放入到脈沖激光沉積設(shè)備的真空腔內(nèi)；真空腔的初始壓力為2×10-6托，濺射過程中設(shè)置氧氣壓力在5毫托～50托，溫度在室溫～900℃，激光能量為1～10毫焦每平方厘米，靶到襯底距離為10～80厘米。該方法用的激光是清潔的，只對待蒸鍍的材料表面施加熱量，來自加熱源和支撐物等的污染減小到最低水平；蒸發(fā)速率高，過程容易控制，制備的一維納米氧化銦不僅長度寬度形貌均勻，而且不會發(fā)生組分偏離現(xiàn)象。
【IPC分類】C23C14/08, C23C14/02, C23C14/34
【公開號】CN105568221
【申請?zhí)枴緾N201610158183
【發(fā)明人】王燁
【申請人】王燁
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月21日